Контрольная работа по дисциплине Основы горного дела

Контрольная работа по дисциплине Основы горного дела
скачать (46.2 kb.)

Доступные файлы (1):

47kb.

23.01.2013 19:19

n1.docx

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

.Кузбасский государственный технический университет.

Кафедра «Разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом».

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы горного дела».
на тему: «Применение современных материалов для изготовления крепи горных выработок».

Кемерово 2011г.

Содержание.

I.Теоретическая часть________________________________________

II.Задача____________________________________________________

Литература________________________________________________

Теоретическая часть: «Применение современных материалов для изготовления крепи горных выработок».

Проблемы безопасного производства и системной деятельности предприятий, особенно в горной промышленности, в настоящее время приобретают все большую актуальность и остроту во всех странах мира. Решение вопросов безопасности работ на горных предприятиях, прежде всего подземных, неразрывно связано с внедрением новых технологий по снижению проявлений горного давления и крепления подземных выработок и очистного пространства. К этим технологиям в первую очередь необходимо отнести:

крепление горных выработок анкерной крепью с применением современных полимерных технологий, в т.ч. анкерами глубокого заложения с полным заполнением шпуров органоминеральными смолами;
упрочнение и уплотнение горного массива нагнетанием полимерных смол;
предотвращение вывалов и отжимов горных пород за счет нагнетания полимерных составов;
заполнение куполов и пустот тампонажем вспенивающимися составами;
изоляция горного массива от выветривания, окисления, разрушения, самовозгорания путем набрызга специальных латексно-цементных составов;
аэроизоляция и тампонаж горных выработок за счет возведения вентиляционных и взрывоустойчивых перемычек специальными химическими и пенными цементными составами;
гидроизоляция выработок нагнетанием быстрореагирующих смол в горный массив при водопритоке любой мощности.(1)

Проектирование крепи тоннелей и вертикальных стволов включает определение характера проявления горного давления, прогноз смещения контура пород и расчет нагрузок, выбор типа крепи и ее расчет, обоснование и определение технологических параметров ее производства и возведения. В настоящее время используются собственные современные программные комплексы для расчетов крепи, основанные на методе конечных элементов. Научно обоснованный расчет параметров крепления тоннелей и шахтных стволов позволяет добиваться рационального распределения крепи по всей протяженности, значительно снизить стоимость крепления в целом и обеспечить необходимую надежность и долговечность. Для крепления выработок применяются современные материалы – СПА (стальполимерные анкеры), вместо традиционного торкретбетона – покрытие ТЕКФЛЕКС.

Проведение сопряжений стволов с околоствольными выработками характеризуются небольшими объемами (по сравнению с объемами стволов). Вследствие технологических особенностей трудозатраты на 1 м3 готовой выработки в 8-10 раз больше, чем при проходке ствола.Для крепления сопряжений со стволом взамен железобетонов целесообразно применять фибробетоны или торкрет-фибробетоны. Упрочнение пород и создание водонепроницаемой завесы при проходке тоннелей и вертикальных стволов в условиях значительного водопритока возможно выполнить с помощью технологии предварительного инъецирования полимерными смолами или микроцементами.(2)

В настоящее время анкерное крепление является доминирующим креплением горных выработок на шахтах Кузбасса, и в целом по угольной промышленности России и во многих государствах с развитой угольной отраслью. На большинстве шахт Кузбасса годовые объемы крепления горных выработок анкерным креплением достигает 60-70% от общего объема проведения горных выработок.

Элементы анкерного крепления и сами анкеры постоянно совершенствуются. Вместо клиновых (распорного типа) анкеров в настоящее время почти 100% составляют сталеполимерные. Вместо анкерных стержней диаметром 20мм все шире применяются стержни диаметром 16 мм., что снижает трудоемкость бурения шпуров, и за счет этого снижается трудоемкость установления анкерного крепления.

Все чаще, вместо верхняков из спецпрофиля и швеллера, .применяются облегченные верхняки из листовой стали 2-3мм ( штрипсы), размеры которых при ширине 300мм достигают в длину 3000- 4000мм. За счет штампованных при помощи вальцового пресса ребер жесткости в целом они имеют достаточные прочностные параметры. Применение таких специальных верхняков - штрипсов также снижает металлоемкость и стоимость анкерного крепления. Применение данного вида крепления позволило отказаться от применения в шахтах древесины, что снизило пожароопасность горных выработок и сократило затраты на ремонт и поддержание выработок.

Развитие и внедрение анкерного крепления можно разделить на следующие этапы:

- первый – развитие анкеров клинового типа (распорных или фрикционных);

- второй этап- развитие сталеполимерных анкеров (металлический стержень, закрепленный в шпуре при помощи химических смол);
- третий этап – интенсивное развитие и внедрение гибких канатных анкеров, анкеров глубокого заложения. Глубина их установки 3-7 и более метров. Имеют очень обширную сферу применения;

- следующим, четвертым этапом, скорее всего, будет замена металлических элементов крепи на стеклопластиковые или изготовленные из других искусственных материалов, возможно с применением нанотехнолгий.

Самой распространенной крепью в подготовительных выработках КНР является комбинированная анкер- набрызгбетонная крепь, которая в свою очередь никогда (или в очень незначительных количествах)не применялась на шахтах Кузбасса и России в целом.

Анкеры, закрепляются с помощью вяжущего и отвердителя. В качестве вяжущего применяют цемент, а в качестве отвердителя – водный раствор жидкого стекла. Вяжущие и отвердитель помещают в полиэтиленовые ампулы, которые имеют два отделения. Все в большем объеме применяют синтетические смолы.

На анкеры навешивается металлическая сетка или решетка. Набрызг – бетон наносится на поверхность выработки с отставанием на 10-15 суток от возведения анкерной крепи, т.е. после интенсивного смещения контура выработки. Толщина набрызг – бетона составляет 50-80 мм. Для нанесения набрызг – бетона используются пневмобетономашины «сухого» набрызгбетонирования.
Для крепления выработок в сложных горно – геологических условиях применяют инъекционное упрочнение массива цементными растворами. Нагнетание раствора производится через скважины, пробуренные между анкерами или с помощью анкер – инъекторов. Анкер – инъектор представляет из себя перфорированную трубу, закрепленную при помощи ампул с вяжущим и отвердителем. Затем через 15-30 суток после проведения выработки, т.е. после образования вокруг нее зоны трещиноватости, производится нагнетание цементного раствора. Перед нагнетанием цементного раствора на поверхность выработки наносят набрызгбетонное изолирующее покрытие толщиной 50мм.

Используются и крепи из стеклопластиков и других полимерных материалов.

Прочность стеклопластиковой затяжки равна прочности железобетонной, а масса и толщина в 5-6 раз меньше.

Внедрение новых технологий для крепления выработок неразрывно связано с вопросами безопасности. К ним относятся:
- крепление горных выработок анкерной крепью с применением современных полимерных технологий, в т.ч анкерами глубокого заложения с полным заполнением шпуров органоминеральными смесями;

- упрочнение и уплотнение горного массива нагнетанием полимерных смол;

- предотвращение вывалов и отжимов горных пород за счет нагнетания полимерных составов;

- заполнение куполов и пустот тампонажем вспенивающим составом;

- гидроизоляция выработок нагнетанием быстрореагирующих смол в горный массив при водопритоке любой мощности;
Для упрочнения нарушенных или неустойчивых зон в массиве горных пород применяют органоминеральные смолы «Геофлекс» и полиуретановые «Беведол»/»Беведан».

Для изоляции поверхности воздухоподающих выработок по пластам, склонным к самовозгоранию применяется обработка поверхности угля при проведении выработок набрызг – полимерным покрытием «Тефлекс».

Для борьбы с водопритоком в горные выработки, для гидроизоляции выработок ( в том числе и при проведении) применяют смолу «Бифедан ВФА/»Бефедан». Нагнетание смолы производится через шпуры.
Для заполнения закрепных пустот и куполов в горных выработках применяется технология быстрого заполнения пустот вспенивающейся смолой «Карбофил». Кратность вспенивая 30-35.
Для герметизации перемычек, ликвидации подсосов воздуха обработка герметиком«Тефлекс». Для набрызг- полимерного покрытия «Тефлекс» толщиной 4-6 мм заменяет решетчатую затяжку и набрызг – бетон. Может применяться вместе со сталиполимерными анкерами.(3)

II. Задача

Необходимо определить параметры БВР для проведения квершлага площадью поперечного сечения в проходке Sпр=21,3 мІ в породе с коэффициентом крепости f =10.

1.Определение удельного расхода ВВ. По таблице 10 определяем что работоспособность ВВ при f=10должна быть от 300 до 400 смі .

Из табл. 11 выбираем ВВ с подходящей работоспособностью-

аммонит 6ЖВ (360-380 см 3) (Рx=370)

Определяем коэффициент работоспособности применяемого ВВ.

е =380/Рx

где 380-работоспособность стандартного ВВ, Рx-работоспособность применяемого ВВ см 3.

е=380/370=1,027

Коэффициент породы составит:

? = 6,5/?Sпр

где Sпр-- площадь поперечного сечения в проходке

? =6,5/?21,3 =1,41

Удельный вес составит:

q=0,1ff ` ?e

где q- удельный расход ВВ кг/м 3, f- коэффициент крепости породы по шкале М.М. Протодьяконова, f `- коэффициент структуры породы,

?- коэффициент зажима породы, е - коэффициент работоспособности применяемого ВВ. Значение f ` принимают в зависимости от свойства и структуры пород, их залегания и трещиноватости. В данной работе принимаем 1,1-1,3.

q = 0,1*10*1,15*1,41*1,027 =1,67кг/мі

2.Определяем количество шпуров. Расчётное количество шпуров N в забое определяем по фоpмуле:

N=1,27qSпр?/dІkз?

где ?- коэффициент использования шпуров, принимаем = 0,88; d-диаметр патрона ВВ, принимаем = 0,036 м ; kз – коэффициент заполнения шпура, принимаем =0,7;? – плотность ВВ в заряде, принимаем = 1110 кг/мі ; площадь сечения в проходке, согласно заданию Sпр =21,3 м І.

Расчётное число шпуров округляют до целого числа в большую сторону. Это и будет окончательное число шпуров.

N=1,27*1,67*21,3*0,88/0,036І*0,7*1110=37,1

Округляем расчетное число до 38. Это и будет конечное число шпуров.

3.Распределение шпуров по группам. В данной задаче рассматриваем вертикальный клиновой вруб. Количество врубовых шпуров должно быть чётным.

Для оптимального распределения шпуров необходимо определить :

-количество врубовых шпуров Nвр

-количество отбойных шпуров Nот

-количество окантуривающих шпуров Nок

Nвр=6; Nот=13; Nок=19

4.Определение глубины шпуров и величины заходки. Глубина шпуров принята на основе практических данных. По табл.12, для выработки с Sпр =21,3 м І, в породе с коэффициентом крепости =10 принимаем, что глубина шпуров Lш=2,2м, а ?-коэффициент использования шпуров =0,88.

Lзах=Lш ?

Lзах= 2,2*0,88=1,9 м
5.Определение предварительной массы заряда. Определяем по формуле

Qп=qLшSпр

Qп=1,67*2,2*21,3=78,26 кг

6. Определение скорректированной массы заряда.

Вначале определим среднюю массу заряда в шпуре:

qср =Qп /N

qср=78,26 / 38=2,06кг

Теперь определим массу заряда в разных шпурах:

qвр = 1,2qср qот = qср qок =0,85qср
qвр = 1,2*2,06=2,47 qот =2,06 qок =0,85*2,06=1,75

Число патронов в шпурах определим по формулам:

nвр=qвр/qп nот=qот/qп nок=qок/qп

где qп-масса патрона применяемого ВВ в кг.

Для шахт опасных по газу и пыли патроны предохранительных ВВ выпускают:

а)массой qп=0,2кг, длиной Lп=0,18м и диаметром 36 мм.

nвр=2,47/0,2=12,35 nот=2,06/0,2=10,3 nок=1,75/0,2=8,75

nвр=13 nот=11 nок=9

в)массой qп=0,3кг, длиной Lп=0,25м и диаметром 36 мм.

nвр=2,47/0,3=8,2 nот=2,06/0,3=6,8 nок=1,75/0,3=5,8

Округляем до целого и получаем:

nвр=9 nот=7 nок=6

Скорректированная масса заряда это Q такое количество ВВ, которое будет непосредственно размещено в шпурах и вычисляется по формуле: Q=qп(Nврnвр+Nотnот+Nокnок)
Q=0,2( 6*13+13*11+19*9)=78,4
Q=0,3(6*9+13*7+19*6)=77,7

7. Изображение сечения горной выработки в проходке и конструирование схемы расположения шпуров.

Литература.

1.Горнопромышленный портал России/ электронный ресурс: http://miningexpo.ru/articles/333

2.Шахтпроект/электронный ресурс:

http://www.shaftproject.ru/ technologies/innovacionnye_razrabotki/index.htm

3.УКК/электронный ресурс: http://ukkbel.ru/content/articles/index.php?ELEMENT_ID=1936

Скачать файл (46.2 kb.)

Контрольная работа по дисциплине Основы горного дела - файл n1.docx

Доступные файлы (1):

n1.docx